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电力电子技术作为能源转换中至关重要的一环，从Si到SiC和GaN这样的宽禁带器件，都在向着高效节能的方向发展。电是现代能源系统的中心，为了实现碳达峰、碳中和，可再生能源需要通过被转化为电力资源加以高效利用，光伏、风力等新能源发电，以及新能源汽车电动化交通等领域的电能高效转换是电力电子应用的重要研究方向。原书作者Behrooz Mirafzal教授是堪萨斯州立大学电力电子研究实验室的创始人和主任。他是可再生能源系统、移动技术和微电网研究领域中智能逆变器和电力电子应用领域研究的领导者。他在各种现代能源转换系统的概念化、开发和分析方面拥有超过 15 年的工业和学术经验。在本书中，他将现代电力电子技术（如宽禁带器件等最新工业界研究应用成果）与能源转换技术相融合，其中含有大量的插图和实例分析，读者通过对这些例子的学习，将对这些概念有更清晰的理解。
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| 內容簡介： |
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本书对传统和现代能源转换系统的动态和稳态分析进行了全面的讲述。 本书包括可再生能源系统的能源转换技术，电力电子与能源转换、电路和磁路的基本概念、机电系统原理，以及DC-DC变换器、逆变器的稳态和动态分析，整流器的稳态分析，对交流电机等电机驱动控制系统进行了讨论，并对电网交互式逆变器的特性进行了详细的分析。本书适合电力电子与电力传动、自动化、电气工程、电机控制等相关专业的本科生、研究生作为参考书籍，同时也适合从事电力电子能源转换设计工作的工程人员参考。
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| 目錄：
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译者序原书前言第1章介绍11.1固态开关器件11.1.1半导体物理基础11.1.2二极管31.1.3晶体管41.2光伏能源系统的基础知识81.3风电系统的基础知识121.4电机驱动的基础知识161.5纯电动和混合动力汽车的基础知识181.6习题20第2章电路的基本概念222.1单相电路222.1.1线性电路的相量252.1.2线性电路的拉普拉斯变换282.1.3二阶系统的动态响应292.2固态开关电路312.2.1开关电路中的损耗计算322.2.2伏秒平衡和安秒平衡352.2.3电路中的谐波失真372.2.4非正弦电路中的功率因数392.3三相电路412.3.1不对称三相系统的对称分量422.3.2三相系统的空间矢量452.3.3三相系统的dq0变换462.4瞬时和平均功率492.4.1单相电路中的功率492.4.2单相电路中的无功功率502.4.3三相系统中的功率计算522.4.4空间矢量和dq0坐标系中的有功功率和无功功率522.5习题54第3章磁路的基本概念583.1安培定律583.2磁性材料的磁导率593.3磁阻和磁路613.4法拉第定律643.5自感和互感673.6电流对电感的影响733.7磁场能量753.8交流励磁引起的磁心损耗793.8.1磁滞损耗793.8.2涡流损耗813.9非理想线圈的电路模型813.10变压器833.10.1单相隔离变压器833.10.2单相自耦变压器883.11习题89电力电子技术在能源转换系统中的应用目录第4章机电系统原理954.1机电系统中产生的力和转矩954.1.1能量平衡和受力公式974.1.2能量平衡和转矩公式1004.2三相交流旋转电机1044.2.1旋转磁场1054.2.2三相交流电机中的定子绕组和电感1074.2.3三相感应（异步）电机的电路模型1114.2.4通过试验确定感应电机模型1164.2.5三相同步电机的电路模型1184.2.6通过试验确定同步电机模型1194.2.7永磁同步电机的转子电路1214.2.8表面安装式永磁同步电机1224.2.9内置式永磁同步电机1254.3开关磁阻电机的基础知识1254.3.1SRM中的转矩建立1264.3.2电流调节的电压控制1284.4习题128第5章DC-DC变换器的稳态分析1335.1基本栅极驱动电路1335.2Buck变换器1345.2.1CCM Buck变换器1345.2.2DCM Buck变换器1395.3Boost变换器1425.3.1CCM Boost变换器1425.3.2DCM Boost变换器1455.4Buck-Boost变换器1475.4.1CCM Buck-Boost变换器1475.4.2DCM Buck-Boost变换器1505.5单端初级电感变换器（SEPIC）1535.6反激变换器1565.6.1CCM隔离Buck-Boost变换器（反激变换器）1575.6.2DCM隔离Buck-Boost变换器（反激变换器）1595.7正激变换器1615.8双向半桥和全桥DC-DC变换器1655.9习题168第6章DC-DC变换器的动力学1746.1Buck变换器的动力学1746.2Boost变换器的动力学1806.3Buck-Boost变换器的动力学1856.4SEPIC的动力学1896.5习题195第7章逆变器的稳态分析1977.1单相两电平电压源逆变器1977.2三相两电平电压型逆变器2067.3六步换相开关模式2087.4空间矢量脉宽调制（SVPWM）2147.5正弦脉宽调制（SPWM）2217.5.1SVPWM和SPWM中的直流母线利用率2237.5.2SPWM和SVPWM中的共模电压2277.6特定次谐波消除脉宽调制（SHE-PWM）2277.7滞环脉宽调制（HPWM）2307.8多电平逆变器2327.8.1CHB多电平逆变器2327.8.2CHB多电平逆变器的SPWM技术2347.8.3不对称三相CHB多电平逆变器2367.8.4二极管箝位多电平逆变器2407.9习题243第8章整流器的稳态分析与控制2488.1单相二极管整流器2488.2单相两级Boost PFC整流器2558.3单相PWM整流器2578.4三相二极管整流器2628.5三相二极管整流器滤波器2678.6三相PWM整流器2708.7习题273第9章并网逆变器的控制与动力学2769.1并网逆变器的稳态运行2769.2电网交互式逆变器和PQ控制器2799.3电网交互式逆变器和电网电压支撑2839.4并网逆变器和直流母线电压调节2859.4.1太阳能系统中的最大功率点跟踪2859.4.2直流母线电压控制器2869.5并网逆变器的稳定性2879.6相位检测和逆变器同步2929.6.1三相系统的基本锁相环(PLL)控制方案2929.6.2三相系统的直接相角检测2939.7电网交互式逆变器和负序及谐波补偿2969.8太阳能转换系统中的单相逆变器2979.9电网交互式逆变器的孤岛检测功能3009.9.1电网阻抗和电压检测3029.10电网构建和并联逆变器3049.10.1并网逆变器的下垂控制3049.10.2电网构建式逆变器集中控制技术3079.11习题308第10章交流电机动力学31210.1笼型感应电机的动力学31210.1.1dq0参考坐标系中笼型感应电机模型31410.1.2dq坐标系中感应电机框图31710.1.3dq坐标系中感应电机的转矩表达式32010.2双馈感应发电机的动力学32610.2.1dq0参考坐标系中的DFIG模型32610.2.2DFIG模型框图32810.2.3dq坐标系中DFIG的电气转矩表达式32810.3永磁同步电机的动力学33210.3.1abc参考坐标系中的永磁电机模型33210.3.2dq0参考坐标系中的永磁电机模型33310.3.3永磁电机动态模型框图33410.3.4IPM电机动态模型框图33510.4习题339第11章电机驱动系统中逆变器的控制34111.1感应电机的标量控制34111.2交流电机的矢量控制3
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本书的撰写有两个目的：一是通过大量例子和图例为学生提供学习电力电子基本概念的简单途径；二是展现电力电子技术在现代和传统能源转换系统中的应用。学生可以通过仿真和数值例子来掌握复杂的概念。本书专门为电气工程专业的高年级本科生和研究生编写，以帮助他们更多地了解电力电子技术在电机驱动、风能和太阳能系统中的应用为目的。本书可作为能源转换、电力电子和先进电力电子课程的教科书。如果学习过前两门课程，那么应该已经对电路理论有所了解。第1章和第2章的部分内容，以及第3、4章可用作本科生能源转换课程教材。第1章和第2章的部分内容，以及第5、7、8章可用作本科生的电力电子课程教材。第6章和第9～12章可作为研究生的先进电力电子课程教材。半导体材料和固态开关是电力电子的支柱。通过第1章的内容，学生会熟悉一些半导体材料和固态开关器件，还将了解太阳电池板和风力发电机作为间歇式能源的特点，以及对开关功率变换器的要求。本章简要介绍了电机驱动技术，该技术是纯电动和混合动力汽车动力系统、机器人等机电设备的基础。本章包括25幅图、25个方程式、7个示例和16道习题。第2章将学习线性、非线性和开关电路之间的区别。通过求解线性电路的一些例子，回顾了矢量变换和拉普拉斯变换。推导了开关电路中电感伏秒平衡和电容安秒平衡，并给出了开关损耗的计算方法。在本章还将学习如何将三相系统从abc坐标系转换为空间矢量或dq0坐标系。本章包括28幅图、159个方程式、23个示例和16道习题。磁路是电感、电机和机电执行器的基础。第3章将学习如何求解磁路并计算磁路中的能量。特别是了解磁心中的非理想效应和损耗计算。本章还将学习利用电感和变压器的等效电路对磁心进行建模。本章包括27幅图、173个方程式、25个示例和52道习题。电机在风力发电机、机器人以及混合动力和纯电动汽车中起着至关重要的作用。第4章通过磁场计算得出电磁力和转矩，对异步（感应）和同步电机的稳态电路进行建模和分析。本章包括31幅图、131个方程式、16个示例和31道习题。DC-DC变换器用于直流电源、电池储能和太阳能系统。在第5章，分析了变换器在两种稳态工作的情况，即连续和不连续传导模式。本章介绍了DC-DC变换器的主要拓扑结构，Buck、Boost、Buck-Boost、隔离Buck-Boost（反激）、双向半桥和双向全桥DC-DC变换器，其原理也可以扩展到对其他开关电路的分析。本章包括34幅图、134个方程式、16个示例和33道习题。电力电子技术在能源转换系统中的应用原 书 前 言第6章介绍了Buck、Boost和Buck-Boost变换器的动态行为。将学习如何获取动态行为并使用平均技术来简化模型，以及如何推导变换器传递函数，以便使用根轨迹技术设计控制方案。本章包括20幅图、73个方程式、7个示例和14道习题。第7章介绍了DC-AC变换器（逆变器）及其开关调制技术，利用逆变器可以从直流电源得到可调交流电源。本章的重点是单相和三相两电平电压源型逆变器。在本章中介绍了不同的脉冲宽度调制（PWM）技术，以及级联H桥和二极管钳位多电平逆变器。本章包括51幅图、104个方程式、23个示例和39道习题。在第8章将了解单相和三相电路的无源和有源AC-DC变换器（整流器）之间的差异，以及有源整流器如何调节其输出直流电压，减少总谐波失真（THD），并通过控制交流侧电流与电压同相来实现单位功率因数。本章包括29幅图、64个方程式、10个示例和20道习题。逆变器是风能和太阳能转换系统的最后一级。在第9章中，将学习电网交互式逆变器的基本控制方案，以及对逆变器程序控制，使其在电网跟随式控制和电网构建控制下运行，并在异常条件下提供辅助支撑服务。本章包括37幅图、66个方程式、12个示例和22道习题。第4章介绍了交流电机的稳态分析，在第10章介绍了dq0坐标系中交流电机的动力学模型。并对笼型和绕线转子感应电机建模，然后对双馈感应发电机（DFIG）进行建模。也学习了表面安装式永磁（SPM）电机和内置式永磁（IPM）电机的动态模型。本章包括21幅图、97个方程式、6个示例和10道习题。电机驱动装置是许多机电系统（如电动汽车和机器人）的重要组成部分。第11章将学习如何控制逆变器以设计可调电压和电流源。并为笼型感应电机构建标量速度控制器，为笼型感应电机和永磁电机构建矢量控制方案。本章包括12幅图、44个方程式、3个示例和6道习题。第12章将分析高速开关导致的静电和磁耦合，以及快速开关的逆变器如何在电机驱动中产生高频电压、漏电流和行波。本章包括12幅图、40个方程式、2个示例和8道习题。我想对我的研究生们给予我的帮助表示感谢，同时也感谢我的家人和朋友们的支持。最后，我要特别感谢我亲爱的妻子Fariba，感谢她在本书写作出版期间对我一如既往的支持。
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